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《西北农林科技大学》 2008年
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芥菜型油菜(Brassica juncea)遗传多样性及其黄籽与芥酸性状的分子标记

徐爱遐  
【摘要】: 油菜作为世界四大油料作物之一,是主要的食用植物油来源。芥菜型油菜原产我国,遗传资源丰富,具有许多优良特性,如抗旱、耐高温、黄籽、耐饥薄、抗裂荚、早熟、耐迟播、抗病虫以及耐重金属等,它不但在干旱地区具有种植优势,又是进行甘蓝型油菜遗传改良的宝贵资源。芥菜型油菜中的陕北黄芥,分布于陕北黄土高原及其邻近一带,是我国西部地区芥菜型油菜中的一个独特的生态类群,其黄籽、特殊的脂肪酸组成均是油菜育种的重要目标性状,对其进行系统深入地研究,在油菜抗逆育种和品质改良方面具有重要的价值。本研究以西部地区芥菜型油菜为研究对象,采用经典遗传和分子生物学方法,对我国西部地区芥菜型油菜的遗传多样性、陕北黄芥的黄籽性状以及脂肪酸组成等方面进行了分析与研究,获得如下结果。 1.我国西部地区芥菜型油菜遗传多样性 以101份我国西部不同生态区的芥菜型油菜品种资源和7份参照品种(2份外国芥菜型油菜,4份白菜及白菜型油菜,1份芸芥)为研究对象,采用SRAP、AFLP和SSR标记技术研究其遗传多样性,结果如下: 1.1 101份我国芥菜型油菜和2份澳大利亚芥菜型油菜分为五个类群:云贵和陕南类群(A),关中类群(B),新疆Ⅰ类群(C),新疆Ⅱ类群(D)和西部春播类群(E),其中A、B基本为冬播品种,C、D、E均为春播品种。地理和生态条件是影响芥菜型油菜类群的主要因素。 1.2 A类群品种间遗传差异最大,其次是B类群。陕西和新疆的品种分别被聚到三个类群,表现出更广泛的遗传多样性。我国冬播品种间的遗传多样性高于春播品种。 1.3 E类群包括多数春播类型,可分为三个亚类,其中陕北及其邻近一带春播黄芥为第Ⅰ类,形成一个独立的遗传群体,群内遗传多样性较高;西藏的10个品种为第Ⅱ类,相似系数达0.83以上,表现出西藏品种遗传系统的独立和遗传基础的单一;澳大利亚2个品种为第Ⅲ类,表现与我国的春播品种关系较近。 2.陕北黄芥黄籽性状的遗传及分子标记 用武功芥菜和长安芥菜(褐籽)分别与陕北吴旗黄芥(黄籽)杂交,采用经典遗传学分析方法研究黄芥黄籽性状的遗传机制,以吴旗黄芥×武功芥菜构成的F2群体为研究对象,采用AFLP标记技术结合BSA法,寻找与陕北黄芥黄籽性状连锁的分子标记,并对这些标记进行遗传连锁分析,结果如下: 2.1两个褐、黄籽杂交组合的正反交当代(F_0)、F_1代的粒色分析表明,陕北黄芥的粒色受母本基因型控制,褐籽对黄籽为显性;F_2、BC_1(黄籽做回交父本)、BC_2(褐籽做回交父本)等世代粒色的表现:褐籽与黄籽分别符合3:1、1:1和1:0(全褐籽,无分离)的分离比例,证明陕北黄芥的粒色受一对主效基因控制。 2.2黄籽和褐籽杂交F_2代粒色与几个品质性状的相关分析,证明含油量与粒色密切相关,硫苷含量、脂肪酸组分的平均值与粒色没有明显的相关性。 2.3 512对AFLP引物组合(256对P0+3/MC+2组合,256对P0+3/MG+2组合)在双亲和两个基因池间进行扫描筛选,进一步在构成基因池的群体单株中进行验证,获得了16个与粒色性状连锁的AFLP标记。 2.4 16个AFLP标记在346个F_2代群体单株中分析,除标记P13MG04不能正常显带外,其余15个标记经遗传连锁分析表明,全部位于同一连锁群上,并且分布在粒色基因的两侧,连锁图覆盖基因组38.9cM,标记间的平均距离为2.59cM。其中标记P11MG15与粒色基因共分离,标记P03MC08,P16MC02和标记P11MG01分别是距离粒色基因两侧最近的标记,遗传图距分别为0.3cM,0.3cM和0.7 cM。 2.5 16个AFLP标记的SCAR转化表明, 4个AFLP标记(P11MG01;P15MG15;P09MC12和P16MC02)被转化为6个SCAR标记(SG6-4F/4R;SG2-1F/1R、SG2-2F/2R;SC11-1F/1R、SC11-2F/ 2R和SC8-2F/2R)。用这6个SCAR标记分析F_2群体,其结果与对应的AFLP标记相一致,SG6-4F/4R和SC8-2F/2R是距离粒色基因两侧最近的标记,遗传图距分别为0.7cM和0.3cM,SG2-1F/1R、SG2-2F/2R和SC11-1F/1R、SC11-2F/ 2R距离粒色基因较远,遗传图距分别为20.9cM和28.3cM。 3.陕北黄芥芥酸遗传及FAE1基因的克隆和序列比对 选用高芥酸长安芥菜(45.4%)和低芥酸4923(0.86%)分别与中芥酸陕北吴旗黄芥(25.6%)杂交,采用经典遗传学方法研究陕北黄芥芥酸含量遗传机制;为了明确陕北黄芥及其低芥酸突变株(1278-3)的FAE1基因的结构特征,探讨与芥酸含量相关的FAE1基因的SNPs。采用同源序列克隆方法对不同的芥菜型油菜和芸苔属近缘种的FAE1基因进行分离,测序和比较,结果如下: 3.1陕北黄芥的芥酸含量受两对加性胚基因控制,其中一对基因显性纯合(E1E1或E2E2),控制约24%的芥酸含量,另一对基因隐性纯合(e2e2或e1e1),控制4%以下的芥酸含量。高芥酸(E1、E2)对低芥酸(e1、e2)有部分显性效应。 3.2克隆出的FAE1基因片段长度为1353bp,位于FAE1基因的第110个核苷酸到第1463个核苷酸之间。ORF分析表明,FAE1基因为一个不含内含子的开放阅读框。序列同源性比较表明, FAE1基因片段和拟南芥的FAE1基因序列(U29142)在比较区内的同源性为88.4%以上,与芸苔属各个种的FAE1基因序列的同源性均在95%以上,与Gupat等(2004)公布的芥菜型油菜AF558197(FAE1.1)和AF558198(FAE1.2)同源性最高(99%)。 3.3芥菜型油菜的FAE1基因序列可分为BjFAE1.1和BjFAE1.2两种类型,BjFAE1.1和BjFAE1.2共存在62处碱基差异,其中11处表现错义突变,其余为同义突变;BjFAE1.1基因HindⅢ酶切位点在第1415处,BjFAE1.2的HindⅢ酶切位点在第1144处。BjFAE1.1基因第591位和1265位的碱基差异、BjFAE1.2基因第237位的碱基差异与a、b基因组相关。白菜型油菜、黑芥以及芥菜型油菜的两个FAE1基因序列同源性高,甘蓝型油菜和甘蓝的两个FAE1基因序列同源性也高,但两组之间对应的两个FAE1基因序列同源性略低。 3.4芥菜型油菜的BjFAE1.1基因在第968位碱基的变化(C→T)与芥酸含量相关,高芥酸品种该位点碱基为C,而低芥酸品种为T。该位点碱基的变化导致BjFAE1.1基因在编码蛋白质时,第323位的氨基酸由苏氨酸(Thr)转变为异亮氨酸(Ile),可能是导致E1→e1的主要原因。本研究没有发现导致E2→e2的BjFAE1.2基因的SNP位点。 3.5序列分析表明:陕北黄芥的中芥酸基因型为e1e1E2E2,即陕北黄芥的中芥酸含量是由于E1位点的突变引起;低芥酸突变株(1278-3)的FAE1基因序列与国外的低芥酸品种(4923)仅在1265位存在一个单核苷酸差异,前者BjFAE1.1基因在该位点核苷酸碱基为C,后者在该位点有T和C两种类型。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S565.4

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10 邱源;23个油橄榄品种的RAPD分析[D];四川农业大学;2007年
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